Оксид алюминия / оксиды алюминия

Глинозем является химическим соединением алюминия химического элемента. В технической области глинозем упоминается как электрокорунд (ELK).

оксид алюминия

Извлечение и презентация

Из боксита получают гидроксид алюминия путем расщепления в растворе гидроксида натрия (процесс Байера). При удалении воды, например, обжигом, спеканием или прокаливанием, получается глинозем.

Приготовление глинозема также может быть осуществлено путем тщательного обезвоживания гиббсита (гидраргиллита) или бемита.

Оксид алюминия также образуется при сгорании алюминиевого порошка с перхлоратом аммония в твердых ракетах.

Чистый металлический алюминий после хранения на воздухе имеет тонкий спонтанный слой оксида алюминия (самопассивация), который защищает его от коррозии. Посредством электролитически нанесенного слоя оксида алюминия алюминиевые поверхности бытовых предметов снабжаются чрезвычайно твердым (например, твердость по Моосу 9) и устойчивым к коррозии защитным слоем путем анодирования. Для производства электролитических конденсаторов используют эти марки анодированного алюминия.

Мировое производство глинозема увеличилось с 108 миллионов тонн в 2014 до примерно 118 миллионов тонн в 2015. Тремя крупнейшими производителями глинозема были 2014 Китай (47,8 млн. Тонн), Австралия (20,5 млн. Тонн) и Бразилия (10,6 млн. Тонн). По данным USGS, средние импортные цены на оксид алюминия в США составили 410 долл. США / т в 2015, в то время как импортные цены на бокситы в том же году были на уровне 28 долл. США / т.

Как побочный продукт производства глинозема, красный шлам, содержащий едкую едкую соду и токсичные тяжелые металлы, хранится по всему миру на открытых свалках или сбрасывается в реки.

Свойства
изменения

Наиболее важными модификациями глинозема являются:

γ-Al2O3 кубическая (глина, исходный материал для производства керамики и алюминия)
ромбоэдрический (тригональный) α-Al2O3 (известный как минеральный корунд, сапфир или - для легирования хрома - рубин, как абразивная и глиноземная керамика)
Аналогично, β-оксид алюминия (β-Al2O3) известен, это историческая ошибка. Это комбинация Na2O и Al2O3 с Na2Al22O34 (Na2O · 11Al2O3), также известная под названием минерала Diaoyudaoit

Электрические свойства

Al2O3 является очень хорошим изолятором и имеет очень высокую диэлектрическую прочность 35 кВ / мм. Удельное сопротивление при 20 ° C составляет 1012 Ω м, при 1000 ° C оно падает до 107 Ω · м. Относительная диэлектрическая проницаемость равна 9-10 на 100 МГц, коэффициент потерь равен 10-4.

Термические свойства

В стандартных условиях теплопроводность, обусловленная фононным резонансом, имеет относительно высокое значение для керамических материалов 35,6-39 W · m-1 · K-1 (монокристаллический корунд: 40 W · m-1 · K-1, плотная керамика с 96% Al2O3 25 W · m-1 · K-1), которая резко возрастает с понижением температуры и уменьшается с увеличением температуры при 1000 ° C до приблизительно 5 W · m-1 · K-1.

Коэффициент расширения находится в диапазоне 6,5-8,9 · 10-6 K-1.

Температура плавления составляет 2072 ° C, поэтому температура нанесения глиноземной керамики высокой чистоты должна быть ниже 1900 ° C.

Химические свойства

Al2O3 - амфотерная соль, то есть она может реагировать как кислота (в сочетании с основанием) или как основание (в сочетании с кислотой).

Γ-Al2O3 представляет собой гигроскопичный белый сыпучий порошок, не растворимый в воде, но в сильных кислотах и ​​основаниях. Уже с 800 ° C γ-Al2O3 превращается в α-Al2O3, который обычно нерастворим в кислотах, таких как основания.

γ-Al2O3 представляет собой пористый материал, структура поверхности которого может сильно зависеть от производственного процесса или его температуры. В хроматографии он используется в качестве стационарной фазы.

Оксид алюминия образует алюминаты с различными оксидами металлов.

Механические свойства

Механические свойства глиноземной керамики зависят от чистоты и микроструктуры получаемой керамики. Чем чище сорт, тем лучше обычно достигаются свойства, но тем сложнее весь производственный процесс. В дополнение к свойствам, перечисленным в таблице ниже, глиноземная керамика также характеризуется очень хорошими трибологическими свойствами и очень хорошими характеристиками трения и износа:

Использовать

Около 70% мирового годового производства 120, млн. Тонн оксида алюминия 2016 были использованы при производстве металлического алюминия (процесс Холла-Эрульта).

Гибридная схема на глиноземной керамической подложке

Натриевые газоразрядные трубки высокого давления с газоразрядными трубками (это глухие стержни внутри) из прозрачной глиноземной керамики

Α-Al2O3 имеет твердость по Моосу от 9 до 9,5 и обрабатывается, среди прочего, для нанесения на камни измерительных инструментов и часов, а также на абразивные материалы. Основанием для этого часто является побочный продукт накопления алюминотермии Alundum.

Кальцинированные глиноземы используются в керамике (например, в раковинах, гостиничной посуде, пуленепробиваемой одежде) или в самом широком смысле в качестве полирующих агентов (например, в чистящих средствах из стеклокерамики, средствах по уходу за автомобилем, тормозных накладках, зубных пастах). Кроме того, спеченный α-Al2O3 (спеченный корунд) служит огнеупорным материалом в футеровках печи или лабораторном оборудовании.

Загрязненный небольшим количеством Cr2O3 или TiO2, корунд образует драгоценные камни рубин (часы наблюдения, рисование камней, рубиновый лазер) и сапфир.

Монокристаллы Al2O3, легированные Ti2O3, образуют сердце титанового сапфирового лазера.

γ-Al2O3 служит адсорбентом и носителем катализатора, а также самим катализатором.

В электротехнике глиноземная керамика используется в качестве диэлектрика из-за низкого коэффициента диэлектрических потерь. Основная область применения - реализация полосковых линий и конденсаторов в высокочастотной технике. Керамические пластины из оксида алюминия также служат подложкой для толстопленочных технологий, тонкопленочных технологий и платиновых температурных резисторов (см. PT100). Хорошая металлизация этой керамики также позволяет прямую пайку электронных компонентов, таких как резисторы или светодиоды. Керамика также действует как теплоотвод одновременно. Эти керамические электронные системы столь же эффективны, как и системы, содержащие металлические радиаторы. Оксид алюминия также используется для производства крепежных элементов.

Высокая диэлектрическая прочность и максимальная рабочая температура до 1900 ° C делают оксид алюминия идеальным изолятором для свечей зажигания.

Алюминиево-оксидная керамика используется в строительстве и машиностроении, в частности для защиты от износа и коррозии. Например, транспортные каналы и желоба, барабанные мельницы и смесители облицованы высокопроизводительной керамической плиткой для увеличения срока службы систем. Коррозионная стойкость стеклянных поверхностей может быть значительно увеличена за счет покрытия из оксида алюминия. Также при плазменной сварке хорошо зарекомендовали себя сопла из глинозема. Благодаря хорошим трибологическим свойствам, в частности, такие компоненты, как уплотнительные и регулирующие колеса, опорные втулки и валы, нитеводители в текстильной промышленности, а также шарики и поддоны тазобедренного сустава зарекомендовали себя в эндопротезировании. Также новаторским является использование керамических шпилек на беговой дорожке для прыжков с трамплина.

Высокочистая крупнокристаллическая и, следовательно, прозрачная глиноземная керамика используется для изготовления труб горелки газоразрядных ламп высокого давления (натриевые лампы, металлогалогенные лампы). Раньше он использовался в качестве ультрафиолетового прозрачного оконного материала для EPROM.

Новейшие процессы спекания позволяют использовать глинозем для производства чрезвычайно прочной наноразмерной стеклокерамики. B. Очки наручных часов.

Керамика Al2O3 также недавно использовалась в броне транспортных средств. Керамическая плитка приклеена к арамидной или Dyneema ткани. Этот тип брони обеспечивает двойной защитный эффект броневой стали при одинаковом базовом весе. Керамические фрагменты снаряда, а арамидные волокна затем улавливают фрагменты.

Al2O3 продается как корунд, полудрагоценный корунд и нормальный корунд, известный как корунд (ELK). В электрической печи это делается при температуре около 2.000 ° C. Полученный в результате расплавленный кек разбивают и просеивают в соответствии с указанными в DIN размерами зерна. Благородный корунд используется в технике в качестве абразива при изготовлении абразивных кругов. Он также используется в качестве взрывчатого вещества и в качестве полирующего порошка.

Другие глиноземы

В дополнение к оксиду трехвалентного алюминия известны два других оксида алюминия в более низких степенях окисления: оксид алюминия (I) и оксид алюминия (II). Однако они стабильны только при высоких температурах в газовой фазе

Цены на оксиды алюминия

Цена на оксиды алюминия -> цены на спецметаллы